Центральный угленосный район

Общие сведения. Центральный район занимает центральную часть Донецкой области между р. Кривым Торцем на западе и ж.-д. магистралью Дебальцево-Чистяково на востоке. Площадь района вытянута в субширотном направлении на 60 км при ширине 9 км.

Поверхность района имеет наклон с востока на запад с колебанием абсолютных отметок от 310 м на востоке до 110 м на западе в долине р. Кривого Торца. Главный донецкий водораздел расположен в западной части района.

Наиболее крупными реками являются Кривой Торец с правыми притоками Железной и реки Корсунь, Садки и Булавин, входящие в систему р. Крынки.

Район пересекается несколькими ж.-д. магистралями и шоссейными дорогами, связывающими его с промышленными центрами Украины и другими районами Донбасса.

Наиболее крупными пунктами в районе являются города: Дзержинск, Горловка, Никитовка и Енакиево.

Геологическая изученность.Первый этап геологических исследований района начат в 1892 г. группой геологов б. Геологического комитета при составлении геологической карты одноверстного масштаба. По результатам этих работ в 1910 г издан геологический очерк района, составленный В.И. Соколовым, а в 1921 году изданы геологические планшеты в масштабе 1:42000.

Послереволюционный этап геологических исследований характеризуется широким развитием разведочных и геологических работ и проведением инструментальной геологической съемки с составлением гипсометрических карт основных угольных пластов.

Геологическое строение.На площади района повсеместно развиты все свиты среднего и верхнего карбона; нижнепермского отложения окаймляют район с севера и юга; незначительный покров (до 10 м) четвертичных суглинков и глин развит главным образом на возвышенностях водоразделов и склонах балок (рис.В.5).

Породы каменноугольного возраста представлены песчаниками, алевритовыми и глинистыми сланцами, известняками углями (табл.5). Мощность их достигает 2200м.

Таблица В.5

Центральный угленосный район приурочен к западной части Главной антиклинали Донбасса (рис.5). Простирание ее субширотное, углы падения крыльев крутые: 48 – 56⁰ в отложениях свит С₂⁵ – С₃¹ и 56 – 76⁰ в отложениях свит С₂¹ – С₂³, слагающих ядро складки. На юге антиклиналь резко переходит в пологую Кальмиус – Торецкую котловину, а на севере – в Бахмутскую. К местам сочленения крыльев антиклинали с субмеридиональными флексурами приурочены крупные Булавинский, Брунвальдский и Горловский надвиги.

Строение Главной антиклинали почти симметричное. Более круто, по сравнению с южным, залегает северное крыло в западной части района, и наоборот, в восточной части района круче – южное. Пологое западное замыкание Главной антиклинали отделяется от круто залегающих крыльев надвигами: Северным (на севере) и Главным (на юге).

Система разрывных нарушений, главным образом надвигового типа, осложняет строение как крыльев антиклинали, так и осевой части. Почти все надвиги, имеющие южное и юго–западное падение, сливаются в осевой части в единую систему. Амплитуды надвигов при этом быстро уменьшаются, и зона характеризуется многочисленными, но мелкоамплитудными смещениями. Наиболее крупными надвигами с южным падением сбрасывателя являются (с запада на восток): Осевой, Главный, Артемовский, Чегарский, Горловский и Брунвальдский. Амплитуды их изменяются от 40 - 50 м (Чегарский, Осевой) до 700 – 1000 м (Горловский).

Кроме надвигов, в районе имеются также сбросы. Наиболее крупные из них – Алмазный, Центральный и Кондратьевский – развиты на северном крыле антиклинали, характеризуются субширотным простиранием, южным падением сместителей, углами наклона от 15 – 30⁰ до 75 - 80⁰ при амплитудах разрыва от 60 до 150 м.

Сводовая часть антиклинали в отличие от крыльев построена более сложно: здесь развита серия бранхиантиклиналей и брахисинклиналей (Дзержинский, Северный, Чернокурганский, Чернобугорский и Софиевский купола, Чегарникская и Кировская брахиантиклинали, Байракская синклиналь).

Угленосность. Продуктивный карбон в районе представлен отложениями свит С₂³-С₂⁷ среднего отдела и С₃¹ верхнего отдела и содержит свыше 105 пластов и прослоев, из которых 51 пласт имеет промышленное значение (табл.В.6).

Таблица В.6

Рис.В.5 Геологическая карта Центрального угленосного района

1-3 – нижняя пермь: 1 – артемовская свита, 2 – никитовская свита, 3 – картамышская свита; 4 – граничные известняки свит карбона (а – на карте, б – на разрезе); 5 – угольные пласты (а – рабочие, б - нерабочие); 6 – разрывные нарушения (а – на карте, б – на разрезе); 7 – границы марок углей; 8 – шахты; 9 – песчаники; 10 – глинистые и алевритовые сланцы.

I – XIII – основные надвиги: I – Северный, II – Дылеевский, III-IV – Румянцевские 1 и 2, V – Калининский; VI – Байракский, VII – Булавинский, VIII – Главный, IX – Артемовский, X – Чегарский, XI – Горловский, XII – Брунвальский, XIII – Осевой.

Основная промышленная угленосность приурочена к свитам С₂⁵, С₂⁶ и С₂⁷, заключающим 43 рабочих пласта из 51 (таблица 6). Более высокая угленасыщенность отмечается на южном крыле и в замкнутой части складки.

Качество углей. Центральный угленосный район является одним из основных поставщиков коксующихся углей в Донбассе.

Увеличение степени метаморфизма каменноугольной толщи с запада на восток и от верхних стратиграфических горизонтов к нижним обуславливает изменение марочного состава углей от газовых до тощих. Одновременно наблюдается закономерное увеличение степени углефикации пластов по падению от верхних горизонтов к нижним.

Угли района гумусовые и состоят в основном из клареновых и близких к ним типов с большим содержанием гелифицированного вещества (80-90%) и незначительным количеством фюзенизированных (7-10%) и кутинизированных (до 3%) компонентов, полублестящие, реже блестящие, с редкими включениями матовых прослоев, струйчатые, хрупкие.

Зольность углей по пластам колеблется от 4 до 42%, составляя в подавляющем большинстве пластов 20%.

По содержанию серы угли являются преимущественно средне- и многосернистыми. Сера в углях представлена главным образом сульфидной (до 4.5%) .

В восточной части северного крыла отдельные пласты углей склонны к самовозгоранию. Температура самовозгорания углей колеблется от 160 до 190⁰. Глубина зоны выветривания колеблется от 15 до 40 м от поверхности.

Гидрогеологические условия. Незначительная площадь инфильтрации атмосферных осадков при крутых углах падения пород, отсутствие водонасыщенных горизонтов послекарбонового возраста, а также густая сеть крутых балок и оврагов, обеспечивающая дренаж водоносных горизонтов и интенсивный сток атмосферных осадков, создали благоприятные гидрогеологические условия для разработки углей в районе.

Притоки в горные выработки по отдельным пластам изменяются от 2 до 14 м³/час, а суммарные притоки в шахту при одновременной выемке группы пластов колеблются от 70 до 200 м³/час.

В обводнении шахт Центрального района участвуют все водоносные горизонты продуктивных свит карбона, которые пересекаются в пределах шахтного поля многочисленными промежуточными квершлагами..

Шахтные воды в основном сульфатного типа, сильно минерализованные. Сухой остаток до 3000-4500 мг/л, жесткость до 36 мг∙экв.

Горнотехнические условия эксплуатации.Глубина разработки углей составляет 540-750 м. Шахты района отличаются сложным газовым режимом. Верхняя граница метановой зоны имеет непостоянную гипсометрическую поверхность, меняющуюся по глубине от 100 до 600 м. Наибольшей газообильностью отличаются шахты южного крыла. Относительная газобильность горных выработок в зависимости от глубины меняется от 0 до 42 м³/т суточной добычи. Ниже верхней границы метановой зоны в горных выработках почти всех шахт развиты суфлярные выделения газа. При разработке горизонтов ниже 300 м проявляются внезапные выбросы углей и газа. Максимальное число выбросов отмечается в восточной части южного крыла антиклинали между Горловским и Брунвальдским надвигами.

Геотермические условия в районе непостоянны и изменяются с запада на восток и от оси складки к крыльям. У замкнутой части антиклинали геотермический градиент равен 32.6-38.1 град/км. В крайней восточной части южного крыла (участок Новый Юнком) он уменьшается по мере удаления от оси складки от 22.4 до 14.4 град/км. Температура горных пород на глубине 1200м колеблется от 30.4 до 51.8⁰. Максимальные температуры отмечены в замковой части антиклинали.